PROGRAM SIMULASI EKSPERIMEN DIFRAKSI ELEKTRON BERBASIS KOMPUTER SKRIPSI
Oleh: Maximianus Hendroato 1113013012
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA JUNI 2017
PROGRAM SIMULASI EKSPERIMEN DIFRAKSI ELEKTRON BERBASIS KOMPUTER
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
Oleh: Maximianus Hendroato 1113013012
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA JUNI 2017
i
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul “Program Simulasi Eksperimen Difraksi Elektron Berbasis Komputer” dalam rangka memenuhi syarat kelulusan Strata I di Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya. Penulisan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materi, nasehat maupun dukungan moral spiritual. Sehingga pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1.
Allah Bapa Yang Maha Esa, Tuhan Yesus dan Bunda Maria atas segala rahmat dan berkat yang dikaruniakan selama penulis menempuh perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini.
2.
Yayasan Widya Mandala dan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menuntut ilmu dan mengembangkan diri.
3.
Dr. V. Luluk Prijambodo, M.Pd. sebagai Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.
4.
J. V. Djoko Wirjawan, Ph.D sebagai dosen pembimbing skripsi yang dengan sabar membimbing penulis dan memberikan saran-saran yang sangat bermanfaat dan membangun dan membangun selama pembuatan program media pembelajaran dan skripsi, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.
5. Bapak Drs. Tjondro Indrasutanto, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis selama penulis kuliah.
vi
6. Hewinarso, S.Pd., M.Si., selaku Ketua Jurusan P.MIPA Prodi Pendidikan Fisika yang selalu memberi saran dan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi tepat waktu. 7.
Para dosen PMIPA Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya: Prof. Drs. Soegimin W.W, Drs. G. Budijanto Untung, M.Si, Anthony Wijaya, S.Pd., M.Si, yang dengan sabar, telaten, peduli, dan penuh kasih memberikan arahan, bimbingan, dan memberikan ilmu kepada penulis selama penulis kuliah di Program Studi Pendidikan Fisika.
8.
Anthony Wijaya, S.Pd., M.Si, selaku validator media pembelajaran pada penelitian ini yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan media pembelajaran ini.
9.
Keluarga tercinta: Bapa (Philipus Nago), Mama (Bernadeta Ngimu), Wanda, Riko, Icon, dan semua sanak saudara selalu medoakan, memberi dukungan, memberi semangat, menasehati dan berjuang untuk penulis hingga peneliti dapat menyelesaikan kuliah dengan baik.
10. Teman-teman Fisika, Khususnya angkatan 2013 (Melinda, Ajeng, Yeni, Dewi, Ivon, Dian, Reta, Ersa, Tika, Ita, Oca, Vivi, Aksal, Adi, Ade, Toni, Ambo, Bagas, Rino, Rian, Wardoyo yang telah memberikan dukungan, semangat serta motivasi selama perkuliahan. 11. Teman-teman kos Kalijudan Barat IA no.38 (Kak Sirlus, kak Ronal, Kak Rio, Kak Aron, kak Savio, Kak Yantus, Mitro, Indra, Kristo, Rino, Bagas, Rian, Febri dan Servas) atas kekompakan, semangat dan dukungan selama penulis tinggal di Surabaya. 12. HMJ Fisika yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk belajar berorganisasi selama perkuliahan. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan media maupun dalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan vii
kritik dan saran dari semua pihak demi kebaikan laporan ini. Akhir kata penulis berharap skripsi ini dapat dimanfaatkan dan berguna bagi pembaca demi kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan fisika. Surabaya, Juni 2017
Penulis
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL
i
SURAT PERNYATAAN
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
iii
LEMBAR PENGESAHAN
iv
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
v
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR TABEL
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
ABSTRAK
xiv
ABSTRACK
xv
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Indikator Keberhasilan
3
1.5 Manfaat
4
1.6 Ruang Lingkup
5
1.7 Sistematika Penulisan
5
BAB II LANDASAN TEORI
6
2.1 Media Pembelajaran
6
2.2 Pengembangan Media
7
2.2.1 Macromedia Flash
7
2.2.2 Program Simulasi Eksperimen
10
ix
2.3 Teori
10
2.3.1 Sifat Delobang dari Partikel
10
2.3.2 Hipotesis de Broglie
11
2.3.3 Difraksi Elektron
12
2.4 Kajian Penelitian Terdahulu yang Relevan
17
2.5 Kerangka Berpikir
18
BAB III METODOLOGI
20
3.1 Metode Penelitian
20
3.2 Prosedur Penelitian
20
3.3 Setting Penelitian
23
3.3.1 Tempat Penelitian
23
3.3.2 Subjek Penelitian
23
3.3.3 Waktu Penelitian
23
3.4 Instrumen Penelitian
23
3.5 Validasi Instrumen
23
3.6 Teknik Pengumpulan Data
25
3.7 Metode Analisis Data
26
BAB IV ANALISIS dan PEMBAHASAN
28
4.1 Tampilan Program
28
4.2 Analisis Data
33
4.2.1 Perhitungan Skor Angket
33
4.2.2 Perhitungan Validasi Media
36
BAB V KESIMPULAN dan SARAN
39
5.1 Kesimpulan
39
5.2 Saran
39
DAFTAR PUSTAKA
40
LAMPIRAN
42
x
DAFTAR GAMBAR 2.1
Tampilan Macromedia Flash 8.0 Pro
7
2.2
Tampilan standar jendela kerja flash 8.0 pro
8
2.3
Tabung Difraksi Elektron
12
2.4
Sinar X mengenai kisi kristal
13
2.5
Peralatan yang digunakan Davisson dan Germer untuk mempelajari difraksi elektron
14
2.6
jarak bidang polikristal
14
2.7
Hamburan sinar X pada suatu polikristal
15
2.8
Pola Debye-Scherrer
15
2.9
Hamburan berkas elektron
16
2.10 Berkas elektron pada tabung
16
3.1
Bagan Penelitian
20
4.1
Tampilan Awal Program Difraksi Elektron
28
4.2
Tampilan Teori Program Difraksi Elektron
28
4.3
Tampilan Alat Program Difraksi Elektron
29
4.4
Tampilan Tujuan praktikum, pelaksanaan percobaan, dan video eksperimen Difraksi Elektron.
31
4.5
Tampilan Petunjuk Program
31
4.6
Tampilan Petunjuk simulasi
31
4.7
Tampilan Simulasi Program Difraksi Elektron
32
4.8
Tampilan Simulasi Program Difraksi Elektron pada saat mengukur diameter cincin ke 1
32
Tampilan Simulasi Program Difraksi Elektron pada saat mengisi tabel data praktikum
33
4.9
xi
DAFTAR TABEL 3.1 Kisi-kisi Validasi ahli
24
3.2 Kategori penilaian validasi
25
3.3 Angket Uji Lapangan Program
26
3.4 Kategorisasi Dan Batas Nilai Penilaian Angket
27
4.1 Data Angket Uji Lapangan
34
4.2 Skor Dari 15 Mahasiswa Fisika
35
4.3 Distribusi Skor Beserta Presentasenya Dari 15 Mahasiswa
36
4.4 Perhitungan Skor Validasi
37
4.5 Penilaian Program
38
xii
DAFTAR LAMPIRAN 1. Lembar Angket Uji Lapangan
43
2. Perbandingan Hasil Program Dengan Praktikum
44
3. Pembuatan Program
47
4. Lembar Validasi Media Pembelajaran
54
xiii
ABSTRAK
Maximianus Hendroato: “Program Simulasi Eksperimen Difraksi Elektron Berbasis Komputer”. Dibimbing oleh J.V. Djoko Wirjawan, Ph.D. Dualisme partikel gelombang menyatakan bahwa setiap partikel dalam kondisi-kondisi tertentu dapat menunjukkan sifat-sifat gelombang, dan sebaliknya setiap gelombang dalam kondisi tertentu dapat menunjukkan sifat-sifat partikel. Eksperimen difraksi elektron menunjukkan bahwa elektron yang umumnya dikenal sebagai partikel pada kondisi tertentu dapat menunjukkan sifat gelombang. Ketersediaan peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan eksperimen difraksi elektron sering kali tidak dapat dipenuhi. Diperlukan program simulasi eksperimen difraksi elektron untuk mengatasi permasalahan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan program simulasi eksperimen difraksi elektron yang secara kuantifafif dapat menampilkan panjang gelombang de Broglie elektron sebagai fungsi momentum (energi kinetik) dan menentukan jarak antar bidang-bidang penghambur gelombang elektron. Metode penelitian yang digunakan adalah metode pengembangan yang berorientasi pada produk berupa program Simulasi Eksperimen Difraksi Elektron Berbasis Komputer untuk mengatasi permasalahan langkanya peralatan tersebut. Program Macromedia Flash 8 Professional dipilih sebagai software utama untuk mengembangkan program simulasi ini. Dengan menggunakan data spesifikasi alat (TEL 555) sebagai referensi program simulasi, Program yang dikembangkan dapat menampilkan luaran-luaran yang diharapkan dan telah lulus uji ahli dengan skor rata-rata 3 (dari skala 4). Program simulasi yang dikembangkan juga diujicobakan pada 15 orang mahasiswa semester akhir Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya. Berdasarkan berdasarkan respons para pengguna, diperoleh kesimpulan bahwa 93 % respons mahasiswa menyatakan bahwa program simulasi yang dikembangkan baik. Kata Kunci : Dualisme partikel gelombang, Program Simulasi Eksperimen, Difraksi Elektron
xiv
ABSTRACT Maximianus Hendroato: “Computer Based Experimental Simulation Program on Electron Diffraction”. Supervisor: J.V. Djoko Wirjawan, Ph.D.
Wave particle dualism states that every particle in certain conditions can show the wave characters, and vice versa, every wave in certain circumstances can show the particles characteristics. Electron diffraction experiment shows how electron, which is generally known as a particle, in certain circumstances can show the wave characteristics. The availability of devices needed to conduct the electron diffraction experiment is so poor. An experimental simulation program on electron diffraction is needed to overcome that problem. This research was conducted to develop experimental simulation program on electron diffraction that can show the dependence of electron’s de Broglie wavelength on the momentum (kinetic energy) and determine the distance between the scattering planes of the electron’s waves. The research method was research development oriented on the production of a computer-based experimental simulation program on electron diffraction to cope with the scarcity of device needed to conduct the experiment. Macromedia Flash 8 Professional was chosen as the main software to develop this simulation program. By using the specified data provided by the device (TEL 555) as the reference simulation program. The developed simulation program succeeded in displaying the expected outputs and passed the validity test by expert with average score 3 out of maximum score 4. The developed simulation program was also tried out on 15 upper semester students of the Physics Education Department of Widya Mandala Catholic University Surabaya. Based on the responses of the users, it was found that 93% of the responses stated that the developed simulation program was good. Key Words: wave particle dualism, experimental simulation program, electron diffraction
xv
